【摘要(yao)】浮子(zi)流量(liang)計 是(shi)一種(zhong)常用(yong)的可(ke)變截(jie)面式(shi)壓差(cha)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)，結構(gou)簡💁單(dan)、成本(ben)低、工(gong)作可(ke)靠性(xing)高，可(ke)測量(liang)流量(liang)小和(he)節流(liu)壓🔱力(li)損失(shi)小的(de)特點(dian)，因此(ci)，在石(shi)油、煤(mei)炭、冶(ye)金、輕(qing)化🌈工(gong)業、食(shi)品衛(wei)生等(deng)工業(ye)領域(yu)中廣(guang)泛應(ying)💃用。本(ben)文介(jie)紹了(le)浮子(zi)流量(liang)計的(de)應用(yong)，以及(ji)示值(zhi)誤差(cha)的測(ce)量不(bu)确🛀🏻定(ding)度。測(ce)量不(bu)确定(ding)度是(shi)一種(zhong)對測(ce)量結(jie)果可(ke)信程(cheng)度的(de)表示(shi)方式(shi)，文章(zhang)後半(ban)部分(fen)講述(shu)了鍾(zhong)罩式(shi)氣❗體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)檢定(ding)浮子(zi)流量(liang)計時(shi)，其測(ce)得值(zhi)的示(shi)值誤(wu)❓差不(bu)确定(ding)度評(ping)定方(fang)法。依(yi)據檢(jian)定規(gui)程⁉️氣(qi)體流(liu)量中(zhong)，用容(rong)積法(fa)測量(liang)浮子(zi)🈚流量(liang)計的(de)實際(ji)流量(liang)，用其(qi)示值(zhi)誤差(cha)的換(huan)算公(gong)式建(jian)立👣測(ce)量模(mo)型，分(fen)别計(ji)算相(xiang)關☁️關(guan)系的(de)輸入(ru)量的(de)不确(que)定度(du)分量(liang)，得到(dao)合理(li)的評(ping)定結(jie)果😍。
引(yin)言
　　浮(fu)子流(liu)量汁(zhi)（又稱(cheng)轉子(zi)流量(liang)計）是(shi)一種(zhong)傳統(tong)的可(ke)變面(mian)積式(shi)流量(liang)測量(liang)裝置(zhi)，當流(liu)量發(fa)生改(gai)變，浮(fu)子在(zai)垂📐直(zhi)錐形(xing)管🥵内(nei)上下(xia)移動(dong)時，錐(zhui)管和(he)浮子(zi)之間(jian)形成(cheng)的環(huan)行流(liu)通面(mian)積發(fa)生改(gai)變，以(yi)此原(yuan)理實(shi)現對(dui)流量(liang)測量(liang)的體(ti)積式(shi)流量(liang)儀💞表(biao)。它具(ju)有機(ji)械結(jie)構簡(jian)單、加(jia)工方(fang)便、工(gong)作穩(wen)‼️定、可(ke)靠性(xing)高及(ji)壓力(li)損失(shi)🐉小等(deng)優點(dian)，尤其(qi)可以(yi)測量(liang)低雷(lei)諾數(shu)小流(liu)量介(jie)質的(de)特點(dian)，因此(ci)在液(ye)體、氣(qi)體🤞的(de)流量(liang)測量(liang)和自(zi)動控(kong)制系(xi)統中(zhong)被廣(guang)泛應(ying)用。
　　浮(fu)子流(liu)量計(ji)按其(qi)結構(gou)形式(shi)可以(yi)分爲(wei)兩大(da)類：玻(bo)璃管(guan)浮子(zi)流量(liang)計，金(jin)屬管(guan)浮子(zi)流量(liang)計。
　　玻(bo)璃管(guan)浮子(zi)流量(liang)計是(shi)實驗(yan)室和(he)工業(ye)上最(zui)常用(yong)的一(yi)種流(liu)量計(ji)。其特(te)點在(zai)于結(jie)構簡(jian)單、直(zhi)觀、壓(ya)力損(sun)失💛小(xiao)、維修(xiu)方👨‍❤️‍👨便(bian)。玻璃(li)管浮(fu)子流(liu)量計(ji)适用(yong)于測(ce)量管(guan)道直(zhi)徑小(xiao)于100mm的(de)小流(liu)量，使(shi)用該(gai)流量(liang)計必(bi)須安(an)裝在(zai)垂直(zhi)方向(xiang)的管(guan)道上(shang)，流體(ti)介質(zhi)自🚶下(xia)而上(shang)通過(guo)。 玻璃(li)管浮(fu)子流(liu)量計(ji) 的主(zhu)要測(ce)量元(yuan)件是(shi)一根(gen)垂直(zhi)安裝(zhuang)且上(shang)面大(da)、下面(mian)小🤩的(de)錐形(xing)玻璃(li)管，和(he)一個(ge)在内(nei)部可(ke)以上(shang)下移(yi)動的(de)💰浮子(zi)。當流(liu)體自(zi)下而(er)上經(jing)🈲過錐(zhui)形玻(bo)璃管(guan)時，浮(fu)子的(de)上下(xia)端🚶之(zhi)間産(chan)💯生壓(ya)差，浮(fu)子在(zai)此差(cha)壓作(zuo)用下(xia)上升(sheng)。當浮(fu)子所(suo)受差(cha)壓力(li)、所受(shou)浮力(li)👌及粘(zhan)性升(sheng)力與(yu)浮子(zi)的重(zhong)力合(he)力爲(wei)零時(shi)，浮子(zi)處于(yu)平衡(heng)位置(zhi)。因此(ci)，流經(jing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼玻璃(li)管浮(fu)子流(liu)量計(ji)的流(liu)體流(liu)量與(yu)浮子(zi)上升(sheng)高度(du)，即與(yu)流量(liang)😄計的(de)流通(tong)面積(ji)之間(jian)存在(zai)着一(yi)定的(de)比例(li)關系(xi)，浮子(zi)的位(wei)置高(gao)度所(suo)在的(de)刻度(du)可作(zuo)✌️爲流(liu)量計(ji)🤞示值(zhi)。
　　金屬(shu)管浮(fu)子流(liu)量計(ji) 特點(dian)在于(yu)結構(gou)簡單(dan)、工作(zuo)可靠(kao)、精度(du)高、适(shi)用範(fan)圍廣(guang)。與玻(bo)璃管(guan)浮子(zi)流量(liang)計相(xiang)比較(jiao)，能耐(nai)較高(gao)的壓(ya)力。該(gai)流量(liang)計具(ju)有就(jiu)地指(zhi)示、電(dian)遠傳(chuan)、限位(wei)開關(guan)報警(jing)、耐腐(fu)蝕、夾(jia)套型(xing)、阻尼(ni)型和(he)防爆(bao)型等(deng)多設(she)計品(pin)種。廣(guang)泛應(ying)用于(yu)國防(fang)、化工(gong)、石油(you)、冶金(jin)、電力(li)、環保(bao)、醫藥(yao)和輕(qing)工等(deng)🚩行業(ye)的液(ye)體、氣(qi)體流(liu)量的(de)測量(liang)與自(zi)動控(kong)制。金(jin)屬管(guan)浮子(zi)流量(liang)計主(zhu)🈲要由(you)三大(da)基本(ben)部分(fen)組成(cheng)：測量(liang)管體(ti)、錐形(xing)浮子(zi)、指示(shi)器🔆。浮(fu)子的(de)位移(yi)量與(yu)流量(liang)的大(da)小成(cheng)比✌️例(li)，通過(guo)磁耦(ou)合系(xi)⭕統，以(yi)不接(jie)觸方(fang)式👉，将(jiang)浮子(zi)位移(yi)💯量傳(chuan)給指(zhi)示器(qi)指示(shi)出流(liu)量的(de)大小(xiao)；也可(ke)裝配(pei)不同(tong)的轉(zhuan)換器(qi)，将流(liu)量值(zhi)轉換(huan)🍓成标(biao)準電(dian)遠傳(chuan)🥰信号(hao)，實現(xian)♈遠距(ju)離顯(xian)示、記(ji)錄、積(ji)算和(he)控制(zhi)等功(gong)能。
　　金(jin)屬管(guan)浮子(zi)流量(liang)計用(yong)于氣(qi)體測(ce)量時(shi)，制造(zao)商需(xu)要📞以(yi)标準(zhun)狀态(tai)🏃‍♀️（20℃、101.325Pa）下的(de)幹空(kong)氣作(zuo)爲氣(qi)體标(biao)尺分(fen)度。如(ru)果金(jin)屬管(guan)浮子(zi)流量(liang)計在(zai)特🈲殊(shu)壓力(li)下的(de)校準(zhun)時，氣(qi)體💃在(zai)流量(liang)計的(de)出口(kou)直接(jie)排放(fang)到大(da)氣，将(jiang)會在(zai)浮子(zi)處産(chan)生較(jiao)大的(de)壓力(li)損失(shi)，引起(qi)數據(ju)缺乏(fa)真實(shi)。因此(ci)在⚽這(zhe)樣的(de)工況(kuang)條件(jian)下，應(ying)當在(zai)流量(liang)計的(de)❗出口(kou)安裝(zhuang)一個(ge)閥門(men)，以便(bian)對所(suo)需流(liu)量值(zhi)進行(hang)設定(ding)；當浮(fu)子上(shang)方維(wei)持标(biao)校壓(ya)力時(shi)，氣體(ti)将在(zai)閥門(men)處膨(peng)脹。測(ce)量時(shi)還❤️應(ying)❤️保證(zheng)管道(dao)壓力(li)不小(xiao)于5倍(bei)儀表(biao)壓力(li)損失(shi)，以确(que)保浮(fu)子工(gong)作穩(wen)定，因(yin)此，一(yi)般測(ce)量氣(qi)體的(de)儀表(biao)配💰有(you)氣👄體(ti)阻尼(ni)器，以(yi)最大(da)限度(du)減㊙️小(xiao)浮子(zi)震蕩(dang)。
　　下面(mian)介紹(shao)用鍾(zhong)罩式(shi)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)對浮(fu)子流(liu)🛀量計(ji)開展(zhan)檢定(ding)時，從(cong)被檢(jian)計量(liang)器具(ju)重複(fu)性、标(biao)準器(qi)🙇‍♀️引入(ru)的不(bu)确定(ding)度分(fen)量、氣(qi)✨體流(liu)量溫(wen)度及(ji)壓力(li)補償(chang)方面(mian)的考(kao)慮，對(dui)被檢(jian)浮子(zi)流量(liang)計進(jin)行不(bu)确定(ding)度分(fen)析。
1概(gai)述
1.1檢(jian)定依(yi)據
　　JJG257-2007《浮(fu)子流(liu)量計(ji)檢定(ding)規程(cheng)》
1.2環境(jing)條件(jian)
　　檢定(ding)溫度(du)爲（5~35）℃，相(xiang)對濕(shi)度爲(wei)（45~75）%，大氣(qi)壓力(li)爲（86~106）kPa。
1.3計(ji)量标(biao)準
　　鍾(zhong)罩式(shi)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)（以下(xia)簡稱(cheng)鍾罩(zhao)），精度(du)等級(ji)爲0.2級(ji)。
1.4被檢(jian)對象(xiang)
　　氣體(ti)浮子(zi)流量(liang)計（以(yi)下簡(jian)稱流(liu)量計(ji)），最大(da)流量(liang)爲25L/min,精(jing)度㊙️等(deng)級爲(wei)2.5級，刻(ke)度溫(wen)度：20℃，刻(ke)度壓(ya)力：101.32kPa，介(jie)質：空(kong)氣。
1.5檢(jian)定方(fang)法
　　鍾(zhong)罩排(pai)出氣(qi)體流(liu)入流(liu)量計(ji)，測量(liang)排出(chu)鍾罩(zhao)的氣(qi)體體(ti)積和(he)同步(bu)累計(ji)時間(jian)，以及(ji)鍾罩(zhao)内和(he)流量(liang)處的(de)氣體(ti)壓力(li)和溫(wen)度🌍，計(ji)算出(chu)流量(liang)計在(zai)刻度(du)狀态(tai)下的(de)實際(ji)流量(liang)♉。當檢(jian)定🌍用(yong)介質(zhi)密度(du)與刻(ke)度介(jie)🌈質密(mi)度不(bu)同✉️時(shi)，實際(ji)流量(liang)應進(jin)行💃🏻修(xiu)正。計(ji)算流(liu)量計(ji)的刻(ke)度流(liu)量與(yu)流量(liang)計在(zai)刻度(du)狀态(tai)下的(de)實際(ji)流量(liang)之差(cha)，即可(ke)得🏃‍♂️到(dao)該浮(fu)子流(liu)量🏃‍♂️計(ji)的示(shi)值誤(wu)差。
2數(shu)學模(mo)型

式(shi)中：δ——流(liu)量計(ji)的示(shi)值誤(wu)差(L/min)；qVS——流(liu)量計(ji)的刻(ke)度流(liu)量(L/min)；pN、ps、pm——分(fen)别爲(wei)刻🛀度(du)狀态(tai)、鍾罩(zhao)内和(he)流量(liang)計前(qian)的氣(qi)體絕(jue)對壓(ya)力；TN、Ts、Tm——分(fen)别🤞爲(wei)刻🏃🏻度(du)狀💞态(tai)、鍾罩(zhao)内和(he)流量(liang)計前(qian)的氣(qi)體熱(re)力學(xue)溫度(du)。
PN=101325Pa；TN=293.15K。
3輸入(ru)量的(de)标準(zhun)不确(que)定度(du)評定(ding)
3.1輸入(ru)量qVS的(de)标準(zhun)不确(que)定度(du)u(qVS)評定(ding)
　　輸入(ru)量qVS的(de)不确(que)定度(du)主要(yao)來源(yuan)于流(liu)量計(ji)的測(ce)量重(zhong)🚶複性(xing)，可通(tong)過連(lian)續測(ce)量得(de)到測(ce)量列(lie)，采用(yong)A類方(fang)法進(jin)行評(ping)定。對(dui)流量(liang)💘計在(zai)刻度(du)6L/min流量(liang)下連(lian)續測(ce)量6次(ci)，得到(dao)示值(zhi)分🔴别(bie)爲：5.924、5.906、5.884、5.873、5.821、5.905（L/min），按(an)極差(cha)法計(ji)算單(dan)次測(ce)量實(shi)驗标(biao)準差(cha)📱

1. 輸入(ru)量V的(de)标準(zhun)不确(que)定度(du)u(V)的評(ping)定

　　輸(shu)入量(liang)V的不(bu)确定(ding)度主(zhu)要來(lai)源于(yu)鍾罩(zhao)式氣(qi)體流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置的(de)不确(que)定度(du)，采用(yong)B類方(fang)法進(jin)行評(ping)定。0.5級(ji)鍾罩(zhao)流⭐量(liang)測量(liang)不✍️确(que)定度(du)爲Urel=0.5%，包(bao)含因(yin)子k=2，當(dang)标準(zhun)容積(ji)爲50L時(shi)，則标(biao)準不(bu)确定(ding)度爲(wei)

3.3輸入(ru)量ps的(de)标準(zhun)不确(que)定度(du)u(ps)的評(ping)定
　　輸(shu)入量(liang)ps的不(bu)确定(ding)度是(shi)由傾(qing)斜式(shi)微壓(ya)計和(he)空盒(he)氣壓(ya)表的(de)示值(zhi)誤差(cha)引起(qi)的不(bu)确定(ding)度u(ps1)，由(you)鍾罩(zhao)的壓(ya)力波(bo)動💜引(yin)起的(de)不确(que)定度(du)u(ps2)，采用(yong)B類方(fang)法進(jin)行評(ping)定。
　　1.0級(ji)傾斜(xie)式微(wei)壓計(ji)的最(zui)大允(yun)許誤(wu)差爲(wei)±1.0%，當鍾(zhong)罩内(nei)壓力(li)爲2000Pa時(shi)，最大(da)示值(zhi)誤差(cha)爲±20Pa，空(kong)盒氣(qi)壓表(biao)的最(zui)大允(yun)許誤(wu)差爲(wei)±200Pa，估計(ji)兩者(zhe)均服(fu)從均(jun)勻分(fen)布，所(suo)以傾(qing)斜式(shi)微壓(ya)計和(he)空盒(he)氣壓(ya)表的(de)示值(zhi)誤差(cha)之和(he)💃🏻應在(zai)±220Pa範圍(wei)内服(fu)從三(san)角分(fen)布，包(bao)含因(yin)子k=/6，則(ze)标準(zhun)不确(que)定☔度(du)爲

3.4輸(shu)入量(liang)Ts的标(biao)準不(bu)确定(ding)度u(Ts)的(de)評定(ding)
　　輸入(ru)量Ts的(de)不确(que)定度(du)是由(you)溫度(du)計的(de)示值(zhi)誤差(cha)引起(qi)的不(bu)确定(ding)度u(Ts1)，檢(jian)定過(guo)程中(zhong)鍾罩(zhao)内的(de)氣體(ti)溫度(du)波動(dong)引起(qi)的不(bu)确定(ding)度u(Ts2)，采(cai)用B類(lei)😍方法(fa)進行(hang)評定(ding)。
　　分度(du)值爲(wei)0.2℃的工(gong)作用(yong)玻璃(li)液體(ti)溫度(du)計的(de)最大(da)允許(xu)🔴誤差(cha)爲±0.3℃，即(ji)爲±0.3K，估(gu)計服(fu)從均(jun)勻分(fen)布，包(bao)含因(yin)子k=/3，所(suo)以，标(biao)準不(bu)确定(ding)度爲(wei)

　　鍾罩(zhao)溫度(du)差控(kong)制不(bu)大于(yu)0.5℃，區間(jian)半寬(kuan)爲0.25K，估(gu)計服(fu)從均(jun)勻分(fen)布☔，包(bao)✂️含因(yin)子k=/3，所(suo)以，标(biao)準不(bu)确定(ding)度爲(wei)


3.5輸入(ru)量pm的(de)标準(zhun)不确(que)定度(du)u(pm)的評(ping)定
　　輸(shu)入量(liang)pm的不(bu)确定(ding)度是(shi)由傾(qing)斜式(shi)微壓(ya)計、空(kong)盒氣(qi)壓表(biao)的示(shi)值誤(wu)差和(he)鍾罩(zhao)的壓(ya)力波(bo)動引(yin)起的(de)，該項(xiang)評定(ding)同3.3，所(suo)以
u(pm)=u(ps)=91Pa,v(pm)=50
3.6輸(shu)入量(liang)Tm的标(biao)準不(bu)确定(ding)度u(Tm)的(de)評定(ding)
　　輸入(ru)量Ts的(de)不确(que)定度(du)是由(you)溫度(du)計的(de)示值(zhi)誤差(cha)和檢(jian)定過(guo)程溫(wen)度波(bo)動引(yin)起的(de)，該項(xiang)評定(ding)同3.4，所(suo)以，
u(Tm)=0.2K,v(Tm)=61
3.7輸(shu)入量(liang)t的标(biao)準不(bu)确定(ding)度u(t)的(de)評定(ding)
　　輸入(ru)量t的(de)不确(que)定度(du)是由(you)電子(zi)秒表(biao)的示(shi)值誤(wu)差引(yin)起的(de)，電子(zi)秒表(biao)的最(zui)大允(yun)許誤(wu)差爲(wei)±0.5s/d，估計(ji)服從(cong)均勻(yun)分布(bu)，包含(han)因子(zi)k=/3，則标(biao)準不(bu)确定(ding)度爲(wei)

c4=0.088L/(min·K)，c5=1.24×10-4L(min·Pa)，c6=-0.043L/(min·K)，c7=12.7L/(min·min)。
4.2标準(zhun)不确(que)定度(du)一覽(lan)表
見(jian)表1。
4.3合(he)成标(biao)準不(bu)确定(ding)度的(de)計算(suan)
　　輸入(ru)量qVS、V、ps、Ts、pm、Tm、t彼(bi)此獨(du)立，所(suo)以合(he)成标(biao)準不(bu)确定(ding)度可(ke)按下(xia)式㊙️計(ji)⛹🏻‍♀️算得(de)🔞：

5擴展(zhan)不确(que)定度(du)的評(ping)定
取(qu)包含(han)因子(zi)
k=2，擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲
U=k×uc(δ)=2×0.06=0.12L/min
相(xiang)對擴(kuo)展不(bu)确定(ding)度爲(wei)

6測量(liang)不确(que)定度(du)的報(bao)告與(yu)表示(shi)
　　氣體(ti)浮子(zi)流量(liang)計在(zai)流量(liang)計刻(ke)度爲(wei)6L/min，相對(dui)擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲
Urel=0.5%　k=2
7結(jie)束語(yu)
　　以上(shang)對被(bei)檢浮(fu)子流(liu)量計(ji)測量(liang)結果(guo)的不(bu)确定(ding)度來(lai)🌏源進(jin)行了(le)較爲(wei)深入(ru)的分(fen)析，可(ke)以作(zuo)爲以(yi)後浮(fu)子流(liu)量計(ji)✉️檢定(ding)校準(zhun)工作(zuo)的參(can)考。

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